Astrônomos usaram aprendizado de máquina para aprimorar a imagem do Telescópio Event Horizon 2019 do buraco negro M87*, a primeira imagem direta de um buraco negro já tirada.
A primeira foto de um buraco negro supermassivo recebeu uma reforma de “resolução máxima”, graças à inteligência artificial (IA).
A icônica imagem de 2019 de M87*, um buraco negro do tamanho do sistema solar no centro do aglomerado de galáxias de Virgem, foi feita através do agrupamento de luz de rádio que viajou até nós através de 53 milhões de anos-luz de espaço.
Agora, um novo esforço usou aprendizado de máquina para limpar a imagem, afiando-a para alcançar a resolução mais completa possível e expondo uma região central maior e mais escura cercada por gás brilhante que os astrônomos descreveram como um “donut magro”.
Os pesquisadores publicaram a imagem atualizada em 13 de abril no The Astrophysical Journal Letters.
“Com a nossa nova técnica de aprendizado de máquina, PRIMO, fomos capazes de alcançar a resolução máxima da matriz atual [telescópio]”, disse Lia Medeiros, astrônomo do Instituto de Estudos Avançados em Princeton, Nova Jersey, em um comunicado.
“Como não podemos estudar buracos negros de perto, o detalhe de uma imagem desempenha um papel crítico em nossa capacidade de entender seu comportamento.
A largura do anel na imagem é agora menor por cerca de um fator de dois, o que será uma poderosa restrição para os nossos modelos teóricos e testes de gravidade.”
O buraco negro Messier 87, que é tão grande quanto o nosso sistema solar e 6,5 bilhões de vezes a massa do Sol, foi fotografado pelo Event Horizon Telescope (EHT), uma matriz de oito radiotelescópios globalmente sincronizados.
Os buracos negros têm uma força gravitacional tão poderosa que nada (nem mesmo a luz) pode escapar de suas mandíbulas, mas isso não significa que eles não possam ser vistos.
Isso ocorre porque os buracos negros ativos são cercados por discos de acreção — vastos anéis de material retirados de nuvens de gás e estrelas orbitando os horizontes de eventos dos buracos negros — que são aquecidos a temperaturas quentes por atrito, produzindo um brilho fraco, mas detectável.
É a partir desses fracos vislumbres de rádio que os astrônomos foram capazes de reconstruir a singularidade distante como um buraco de rosquinha cercado por um halo de luz.
Mas as lacunas nos dados, decorrentes da falta de peças de quebra-cabeça de luz onde nenhum radiotelescópio estava lá para recebê-lo, deixaram a imagem confusa e mal definida.
Para melhorar a imagem, os pesquisadores se voltaram para uma nova técnica de IA chamada modelagem interferométrica de componentes principais (PRIMO), que analisou mais de 30.000 imagens simuladas de alta fidelidade de acréscimos de gás em buracos negros para encontrar padrões comuns.
Esses padrões foram então classificados pela frequência com que ocorreram antes de serem misturados e aplicados à imagem original para produzir uma estimativa mais nítida.
Ao verificar a imagem recém renderizada com dados EHT e a teoria sobre como o buraco negro deveria ser, os pesquisadores confirmaram que sua imagem era uma aproximação muito próxima da coisa real.
Isso obviamente exigiu a grande suposição de que o buraco negro terá a aparência que esperamos, mas os pesquisadores disseram que a imagem de 2019 já confirmou as previsões teóricas de seus amplos detalhes.
Esta nova imagem permitirá um estudo ainda mais aprofundado dos efeitos extremos produzidos pelos buracos cósmicos, onde nossas teorias da gravidade e da mecânica quântica se quebram e se fundem, acrescentou a equipe.
“A imagem de 2019 foi apenas o começo”, disse Medeiros. “Se uma imagem vale mais do que mil palavras, os dados subjacentes a essa imagem têm muito mais histórias para contar.
O PRIMO continuará a ser uma ferramenta crítica na extração de tais insights.” Noticia inspirada no livescienc.
